JP3395925B2 - Sol-gel film and method for forming the same - Google Patents

Sol-gel film and method for forming the same

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JP3395925B2
JP3395925B2 JP29341294A JP29341294A JP3395925B2 JP 3395925 B2 JP3395925 B2 JP 3395925B2 JP 29341294 A JP29341294 A JP 29341294A JP 29341294 A JP29341294 A JP 29341294A JP 3395925 B2 JP3395925 B2 JP 3395925B2
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/02Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with glass

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、添付した本発明の観察
図等で示すような特異な半球状または/およびクレータ
ー状、もしくは半球状または/およびクレーター状と皺
状の微細な凹凸(マイクロポア)を有する多孔質形状を
有し、しかもその形状および大きさあるいは単位当たり
の数量等を適宜種々にコントロールすることができ、機
械的強度および耐薬品性の高いことはもちろん優れた保
持力をも発現するゾルゲル膜およびその形成法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to unique hemispherical and / or crater-shaped, or hemispherical or / and crater-shaped and wrinkle-shaped fine irregularities (micro) as shown in the attached drawings of the present invention. It has a porous shape with pores, and its shape and size, or the number per unit, etc. can be controlled in various ways, and it has high mechanical strength and chemical resistance, as well as excellent holding power. The present invention also relates to a sol-gel film that also develops and a method for forming the same.

【0002】特にガラス基板上に被膜積層する多層膜に
おいて下地膜や下層膜として用い格段にその性能を発揮
することとなる等、単層膜ではもちろん多層膜全体とし
ても光学特性を損なうことなく強固な密着力で耐摩耗性
あるいは耐久性が優れるものとなり、建築もしくは自動
車等の窓材、各種膜付きガラス物品において、種々の機
能を発揮し維持せしめる有用なゾルゲル膜およびその形
成法を提供するものである。
In particular, it is used as a base film or a lower layer film in a multi-layer film laminated on a glass substrate to exert its performance remarkably. For example, a single-layer film and a multi-layer film as a whole are strong without deteriorating optical characteristics. Providing a useful sol-gel film capable of exhibiting various functions and maintaining its function in window materials for construction or automobiles, and glass products with various films, by providing excellent adhesion and excellent wear resistance or durability. Is.

【0003】[0003]

【従来技術】一般に金属酸化物被膜の表面上に多孔質形
状を形成する方法としては、例えば金属酸化物被膜をフ
ッ酸やフッ硝酸等でエッチングする方法が知られてい
る。
2. Description of the Related Art Generally, as a method of forming a porous shape on the surface of a metal oxide film, for example, a method of etching the metal oxide film with hydrofluoric acid or hydrofluoric nitric acid is known.

【0004】ところが、前記多孔質形状を形成するとが
できるものの、金属酸化物被膜をフッ酸やフッ硝酸等で
エッチングする方法ではエッチング溶液であるフッ酸や
フッ硝酸等が人体に対して極端に危険な物質であり、そ
の取扱いが厄介で作業性に極めて劣るとともに、エッチ
ング工程を付加することでの生産性の低下等をも招くこ
ととなる。
However, although the above-mentioned porous shape can be formed, in the method of etching the metal oxide film with hydrofluoric acid, hydrofluoric nitric acid or the like, the etching solution, hydrofluoric acid, hydrofluoric nitric acid, etc., is extremely dangerous to the human body. Since it is a difficult substance to handle, it is extremely inferior in workability, and the addition of an etching step causes a decrease in productivity.

【0005】それに代わって例えば、本出願人が既に出
願した特開平51-147976 号公報では、マイクロピット状
表層を有する酸化物薄膜及び該薄膜を用いた多層膜、な
らびにその形成法を提案し、ガラス基板の表面上に形成
した薄膜において、該薄膜が金属アルコキシド系化合物
あるいは金属アセチルアセトネート系化合物のなかから
少なくとも1種以上の化合物を二つ以上選択し、しかも
該選択した二つ以上の化合物における平均分子量が異な
るものであって、該二つ以上の化合物を溶剤とともに混
合してコーティング溶液とし、該溶液を被膜、加熱成膜
して成る薄膜であるものであって、例えば膜厚が約60nm
のマイクロピット状表層を有するSiO2薄膜であることを
開示した。
Instead of this, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-147976 filed by the present applicant proposes an oxide thin film having a micropit-like surface layer, a multilayer film using the thin film, and a method for forming the same. In a thin film formed on the surface of a glass substrate, at least one compound is selected from the metal alkoxide compound or the metal acetylacetonate compound, and the selected two or more compounds are used. In which the average molecular weight is different, and the two or more compounds are mixed with a solvent to form a coating solution, which is a thin film formed by coating or heating to form a coating solution. 60 nm
It was disclosed that it is a SiO 2 thin film having a micro-pitted surface layer.

【0006】さらに例えば、本出願人は既に出願した特
開平5-319869号公報ではゾルゲル膜およびその形成法
を、さらにまた特開平6-16455 号公報、特開平6-298545
号公報等にそれぞれ凹凸状等の表層を有するSiO2薄膜や
TiO2・SiO2複合薄膜等を種々提案している。
Further, for example, the applicant of the present invention has already filed Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-319869 for a sol-gel film and a method for forming the same, and further discloses Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-16455 and 6-298545.
In the publications, etc., SiO 2 thin films each having an uneven surface layer,
Various proposals have been made for TiO 2 · SiO 2 composite thin films.

【0007】また例えば、特開平6-116430号公報には、
撥水撥油性フィルムとその製造方法が記載されており、
プラスチックフイルム上の少なくとも片面に微小な凹凸
を形成した無機硬質膜と、前記無機硬質膜上の微小な凹
凸上にシロキサン結合を介して形成させたフッ素を含む
科学吸着単分子膜とからなるものであって、無機硬質膜
がシリコンを含む酸化膜または窒化膜であり、その表面
を炭素およびフッ素を含むガス中でプラズマ放電処理を
行うことで微小な凹凸を形成することが開示されてい
る。
Further, for example, in Japanese Patent Laid-Open No. 6-116430,
The water- and oil-repellent film and its manufacturing method are described,
It comprises an inorganic hard film having fine irregularities formed on at least one surface of a plastic film, and a chemical adsorption monomolecular film containing fluorine formed on the fine irregularities of the inorganic hard film through a siloxane bond. It is disclosed that the inorganic hard film is an oxide film or nitride film containing silicon, and the surface thereof is subjected to plasma discharge treatment in a gas containing carbon and fluorine to form minute irregularities.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする問題点】本発明は上記従来の
問題点を解決するものであり、その目的は、前記した従
来のエッチングを不要とし、該エッチング工程を省略し
得たなかで、本出願人が先に提案した特異なマイクロピ
ット状等の多孔質形状に代えるような薄膜としてさらに
特異に形成し、密着性、耐候性に優れしかも硬いゾルゲ
ル膜を厄介な工程がなく高安全で作業効率よく安価に提
供するようにしたものであって、さらに制御性に優れた
特異な形状でかつ特定の形状の多孔質形状を有する薄膜
を特異な機能、例えば被覆成膜する薄膜の保持力を高め
るような機能等をも併せ備えせしめることができるもの
を得ることにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is intended to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to eliminate the conventional etching described above and to omit the etching step. A uniquely formed thin film that replaces the previously proposed porous shape such as micropits, which is unique to humans, has excellent adhesion and weather resistance, and is a hard sol-gel film with high safety and work efficiency without troublesome steps. A thin film that is well provided at low cost and has a unique shape with excellent controllability and a porous shape of a specific shape, for example, enhances the holding power of the thin film to be coated. It is to obtain a product that can be equipped with such a function.

【0009】[0009]

【問題点を解決するための手段】本発明は従来のかかる
問題点に鑑みてなされたものであって、ガラス基板上に
特異な半球状または/およびクレーター状、もしくは半
球状または/およびクレーター状と皺状と言える微細な
凹凸模様の多孔質形状(多数のマイクロポア状)を有す
る表面表層膜を制御性よく制御し形成したもので、しか
もガラス基板に対して高密着性で耐久性や耐摩耗性とを
併せ持ち合わせることはもちろん、該多孔質形状薄膜を
被覆する上層膜に対してもこれらの特性を維持しつつ格
段の保持力等を発揮しかつ上層膜の機能をも抜群に発揮
せしめる薄膜であり、単体ではもちろん下地層膜等に有
用な酸化物薄膜を、厄介な工程がなく高安全で作業効率
よく安価に提供するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has a unique hemispherical shape and / or crater shape, or hemispherical shape and / or crater shape on a glass substrate. It is formed by controlling the surface layer film having a porous shape (a large number of micropores) with a fine uneven pattern that can be said to be wrinkle with good controllability, and has high adhesion and durability and resistance to a glass substrate. Not only does it have abrasion resistance, but it also exerts outstanding holding power etc. while maintaining these characteristics even for the upper layer film that coats the porous thin film, and also exerts the function of the upper layer film outstandingly. It is a thin film, and provides an oxide thin film which is useful not only as a single layer but also as an underlayer film, etc., without any troublesome steps, with high safety, high work efficiency, and low cost.

【0010】すなわち、本発明は、ガラス基板の表面上
に、金属アルコキシド系化合物を加水分解ならびに脱水
縮合させたゾル溶液と、該ゾル溶液中の固形分より低い
分解温度を有する微粒子または微粒子の懸濁液を溶媒と
ともに混合した溶液をコーテイング液とし、該コーテイ
ング液を塗布し、前記微粒子の分解温度以上の加熱温度
で少なくとも焼結してなる薄膜表層が微細な多孔質形状
で成ることを特徴とするゾルゲル膜。
That is, according to the present invention, a sol solution in which a metal alkoxide compound is hydrolyzed and dehydrated and condensed on the surface of a glass substrate and fine particles or fine particles having a decomposition temperature lower than the solid content in the sol solution are suspended. A solution obtained by mixing a turbid liquid with a solvent is used as a coating liquid, the coating liquid is applied, and the thin film surface layer formed by at least sintering at a heating temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the fine particles has a fine porous shape. A sol-gel film.

【0011】ならびに、前記微細な多孔質形状が、走査
型電子顕微鏡による1.5 万倍の薄膜表層表面観察図6お
よび7と、原子間力顕微鏡による薄膜表層表面構造観察
図9ならびに薄膜表層断面凹凸状態図10とで示すような
半球状または/およびクレーター状、もしくは半球状ま
たは/およびクレーター状さらに皺状からなる凹凸模様
を呈しているもので成ることを特徴とする上述したゾル
ゲル膜。
In addition, the fine porous shape is observed by a scanning electron microscope at a magnification of 15,000 times on the surface of the thin film surface, FIGS. 6 and 7, and by an atomic force microscope. 10. The sol-gel film as described above, characterized in that it has a hemispherical shape and / or a crater shape, or a hemispherical shape and / or a crater shape and a wrinkle-shaped uneven pattern as shown in FIG.

【0012】さらに、前記微粒子の平均粒子径が、100
〜500nm のフッ素樹脂粒子であることを特徴とする上述
したゾルゲル膜。さらにまた、前記した薄膜の多孔質形
状薄膜表層における孔形状、単位面積当たりの孔数なら
びにその孔径および皺状態の制御を、混合する前記フッ
素樹脂粒子の濃度ならびに平均粒子径、前記コーテイン
グ液における固形分率、前記溶媒の種類の選択ならびに
前記薄膜の膜厚により行うことを特徴とする上述したゾ
ルゲル膜。
Further, the average particle size of the fine particles is 100
The sol-gel film described above, which is a fluororesin particle having a size of up to 500 nm. Furthermore, the pore shape in the porous thin film surface layer of the above-mentioned thin film, the number of pores per unit area and the control of the pore size and the wrinkle state are controlled by the concentration and average particle size of the fluororesin particles to be mixed, and the solid content in the coating liquid. The sol-gel film as described above, characterized in that the sol-gel film is characterized by the fraction, the selection of the solvent type, and the film thickness of the thin film.

【0013】さらにまた、前記コーテイング液において
該コーテイング液中の固形分のうち、ゾル溶液の固形分
に対してフッ素樹脂微粒子が重量比で0.1 〜2.0 である
ことを特徴とする上述したゾルゲル膜。
Further, in the coating liquid, the sol-gel film is characterized in that, in the solid content of the coating liquid, the weight ratio of the fluororesin fine particles to the solid content of the sol solution is 0.1 to 2.0.

【0014】さらにまた、前記膜厚が、前記微粒子の平
均粒子径より少なくとも小さい厚みであることを特徴と
する上述したゾルゲル膜。また、金属アルコキシド系化
合物を加水分解ならびに脱水縮合させたゾル溶液を調製
する工程と、微粒子または微粒子の懸濁液を溶剤と混合
した懸濁溶液を調製する工程と、該ゾル溶液と懸濁溶液
とを混合してコーテイング液とする工程と、該コーテイ
ング液をガラス基板の表面上に塗布し、前記微粒子の分
解温度以上の加熱温度で焼結してなる薄膜表層を形成す
る工程からなることを特徴とするゾルゲル膜の形成法。
Furthermore, the sol-gel film described above, wherein the film thickness is at least smaller than the average particle size of the fine particles. Further, a step of preparing a sol solution in which a metal alkoxide compound is hydrolyzed and dehydrated and condensed, a step of preparing a suspension solution in which fine particles or a suspension of fine particles is mixed with a solvent, and the sol solution and the suspension solution And a coating solution, and a step of applying the coating solution on the surface of the glass substrate and forming a thin film surface layer by sintering at a heating temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the fine particles. Characteristic method of forming sol-gel film.

【0015】ならびに、前記金属アルコキシド系化合物
を加水分解ならびに脱水縮合させたゾル溶液を調製する
工程において、溶剤とともに、水に対するゾル溶液の安
定化剤として少なくともアセチルアセトンを添加して該
調製を行うことを特徴とする上述したゾルゲル膜の形成
法。
In addition, in the step of preparing a sol solution obtained by hydrolyzing and dehydrating and condensing the metal alkoxide compound, at least acetylacetone is added as a stabilizer for the sol solution to water together with the solvent. The method for forming a sol-gel film, which is characterized above.

【0016】さらに、前記懸濁溶液を調製する工程にお
いて、水とアルコールを添加して少なくとも該調製を行
うことを特徴とする上述したゾルゲル膜の形成法。さら
にまた、前記した薄膜の多孔質形状薄膜表層における孔
形状、単位面積当たりの孔数ならびにその孔径および皺
状態の制御を、混合する前記微粒子の濃度ならびに平均
粒子径、前記コーテイング液における固形分率、前記溶
媒の種類の選択ならびに前記薄膜の膜厚により行うこと
を特徴とする上述したゾルゲル膜の形成法。
Further, the method for forming a sol-gel film described above, characterized in that in the step of preparing the suspension solution, at least the preparation is performed by adding water and alcohol. Furthermore, the pore shape in the porous thin film surface layer of the thin film described above, the number of pores per unit area, and the control of the pore size and wrinkle state, the concentration of the fine particles to be mixed and the average particle size, the solid content in the coating liquid. The method for forming a sol-gel film described above, which is performed by selecting the type of the solvent and the film thickness of the thin film.

【0017】さらにまた、前記微粒子の平均粒子径が、
100 〜500nm のフッ素樹脂粒子であることを特徴とする
上述したゾルゲル膜の形成法。さらにまた、前記コーテ
イング液において該コーテイング液中の固形分のうち、
ゾル溶液の固形分に対してフッ素樹脂微粒子が重量比で
0.1 〜2.0 であることを特徴とする上述したゾルゲル膜
の形成法。
Furthermore, the average particle size of the fine particles is
The method for forming a sol-gel film as described above, which is 100-500 nm fluororesin particles. Furthermore, in the coating liquid, of the solid content in the coating liquid,
The weight ratio of the fluororesin particles to the solid content of the sol solution is
The method for forming a sol-gel film described above, wherein the sol-gel film has a thickness of 0.1 to 2.0.

【0018】さらにまた、前記微粒子の分解温度以上の
加熱温度で焼結してなる薄膜表層を形成する工程におけ
る加熱温度が、450 ℃以上680 ℃以下の温度範囲である
ことを特徴とする上述したゾルゲル膜の形成法。
Furthermore, the heating temperature in the step of forming the thin film surface layer by sintering at the heating temperature above the decomposition temperature of the fine particles is in the temperature range of 450 ° C. to 680 ° C. Method of forming sol-gel film.

【0019】さらにまた、前記薄膜表層を形成する工程
における膜厚が、前記微粒子の平均粒子径より少なくと
も小さい厚みであるように形成することを特徴とする上
述したゾルゲル膜の形成法をそれぞれ提供するものであ
る。
Furthermore, each of the above-mentioned methods for forming a sol-gel film is characterized in that the film thickness in the step of forming the thin film surface layer is at least smaller than the average particle diameter of the fine particles. It is a thing.

【0020】ここで、ガラス基板としては、自動車等の
車両用、船舶用、航空機用あるいは建築用等に用いられ
る市販のソーダライムガラスを採用することができる。
また、単板ガラス、曲げガラス、強化ガラス、合わせガ
ラス、複層ガラス、ミラー用ガラスであってもよい。
Here, as the glass substrate, commercially available soda lime glass used for vehicles such as automobiles, ships, aircraft, and construction can be adopted.
Further, it may be a single glass plate, a bent glass plate, a tempered glass plate, a laminated glass plate, a multilayer glass plate, or a mirror glass plate.

【0021】また、前記表面表層に半球状または/およ
びクレーター状、もしくは半球状または/およびクレー
ター状さらに皺状からなる凹凸模様(マイクロポア状)
の多孔質形状を有する薄膜は、具体的には前記金属アル
コキシド系化合物を加水分解ならびに脱水縮合させたゾ
ル溶液を調製する工程において、溶剤とともに、水に対
するゾル溶液の安定化剤として少なくともアセチルアセ
トンを添加して該調製を行うゾル溶液、例えば少なくと
も特定のシリカゾル溶液と、前記懸濁溶液を調製する工
程において、水とアルコールを添加して少なくとも該調
製を行う懸濁溶液、例えば少なくとも特定粒径のフッ素
樹脂粒子あるいはフッ素樹脂粒子の懸濁液を特定調製し
た懸濁溶液とを混合してなるコーテイング液をガラス上
に塗布してフッ素樹脂粒子の分解温度以上の温度に加
熱、焼結することにより酸化物薄膜を形成する。
[0021] The surface layer has a hemispherical shape and / or a crater shape, or a hemispherical shape and / or a crater shape and a wrinkle-like uneven pattern (micropore shape).
In the step of preparing a sol solution in which the metal alkoxide compound is hydrolyzed and dehydrated and condensed, at least acetylacetone is added as a stabilizer of the sol solution to water in the step of preparing a sol solution in which the metal alkoxide compound is hydrolyzed and dehydrated and condensed. Then, in the step of preparing the sol solution, for example, at least a specific silica sol solution, and the suspension solution, which is prepared by adding water and alcohol, at least the suspension solution, for example, at least a specific particle size of fluorine. Oxidation by coating a coating solution consisting of a suspension of resin particles or fluororesin particles with a specially prepared suspension solution on glass, heating to a temperature above the decomposition temperature of the fluororesin particles, and sintering. A thin film is formed.

【0022】該半球状または/およびクレーター状、も
しくは半球状または/およびクレーター状さらに皺状か
らなる凹凸模様(マイクロポア状)の多孔質形状を有す
る薄膜は、走査型電子顕微鏡による1.5 万倍の薄膜表層
表面観察図6および7と、原子間力顕微鏡による薄膜表
層表面構造観察図9ならびに薄膜表層断面凹凸状態図10
とで示すようものであって、ガラス基板に対して高密着
性で耐久性や耐摩耗性とを併せ持ち合わせることはもち
ろん、該多孔質形状薄膜を被覆する上層膜に対してもこ
れらの特性を維持しつつ格段の保持力、例えば被覆樹脂
または細粒状樹脂等を該マイクロポア内に抱き込む等を
発揮しかつ上層膜の機能をも抜群に発揮せしめる薄膜で
あり、単体ではもちろん下地層膜等に有用な酸化物薄膜
を、厄介な工程がなく高安全で作業効率よく安価にうる
ことができるものである。
The thin film having a hemispherical and / or crater-like, or hemispherical or / and crater-like, and wrinkle-like, concavo-convex pattern (micropore-like) porous shape has a magnification of 15,000 times as measured by a scanning electron microscope. 6 and 7 of the surface of the thin film surface, 9 of the surface structure of the thin film surface observed by an atomic force microscope, and 10 of the uneven surface cross section of the thin film
As shown by and, not only it has high adhesion to a glass substrate and durability and wear resistance, but also these characteristics are applied to the upper layer film that covers the porous thin film. It is a thin film that can maintain its outstanding holding power, for example, wrapping the coating resin or fine-grained resin in the micropores, etc., and also exert the outstanding function of the upper layer film. It is possible to obtain a useful oxide thin film in a highly safe, efficient and inexpensive manner without complicated steps.

【0023】またさらに、シリカゾル溶液としては、シ
リコンのアルコキシドまたはモノメチルアルコキシドを
出発原料とし、加水分解、縮重合した溶液、例えばCSG-
DI 0600 〔固形分(SiO2)率:6wt%、チッソ社
(株)〕などが用いられ、該溶液には他種金属、例えば
Al、Zr、Tiなどのアルコキシド、モノメチルアルコキシ
ドまたはアセチルアセトネート塩およびそれらの縮重合
物を含有していてもよい。
Furthermore, as the silica sol solution, a solution obtained by hydrolyzing and polycondensing a silicon alkoxide or a monomethyl alkoxide as a starting material, for example, CSG-
DI 0600 (solid content (SiO 2 ) ratio: 6 wt%, Chisso Corporation) or the like is used, and the solution contains another kind of metal, for example,
It may contain alkoxides such as Al, Zr and Ti, monomethyl alkoxides or acetylacetonate salts and polycondensates thereof.

【0024】なかなも、アルコキシドまたはモノメチル
アルコキシドとして好ましいものをあげれば、(モノメ
チル)メトキシド、(モノメチル)エトキシド、(モノ
メチル)イソプロポキシド、(モノメチル)nーブトキ
シドなどであり、またアセチルアセトネート塩として好
ましいものをあげれば、アセチルジルコニウム、アセチ
ルアセトネートチタンなどである。
Among them, preferable examples of the alkoxide or monomethyl alkoxide include (monomethyl) methoxide, (monomethyl) ethoxide, (monomethyl) isopropoxide, (monomethyl) n-butoxide and the like, and also as acetylacetonate salt. Preferred examples include acetyl zirconium and titanium acetylacetonate.

【0025】さらにまた、フッ素樹脂としては、主に炭
素とフッ素からなる重合体であり、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリクロロフルオロエチレン、ポリビニデン
フルオライド、ポリビニルフルオライド、テトラフルオ
ロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体、テ
トラフルオロエチレンとエチレンの共重合体、テトラフ
ルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテル
の共重合体、クロロトリフルオロエチレンとエチレンの
共重合体などがあげられ、該フッ素樹脂は粉末としてシ
リカゾル溶液中に混合してもよいが、分散した懸濁液と
して混合した方が好ましい。
Further, the fluororesin is a polymer mainly composed of carbon and fluorine, and includes polytetrafluoroethylene, polychlorofluoroethylene, polyvinylidene fluoride, polyvinyl fluoride, tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene. Copolymers of tetrafluoroethylene and ethylene, copolymers of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether, copolymers of chlorotrifluoroethylene and ethylene, and the like, and the fluororesin is silica sol as a powder. It may be mixed in a solution, but it is preferable to mix it as a dispersed suspension.

【0026】なかでも、ポリテトラフルオロエチレンの
粉末としては例えば商品名ポリフロン(M-12、14、1
5)、ルブロン(L-2 、5 )〔ダイキン工業(株)〕、
テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体としては
例えば商品名ネオフロン(ETFE)〔ダイキン工業
(株)〕、ポリテトラフルオロエチレン粉末の懸濁液と
しては例えば商品名ポリフロン(D-1 、D-2 、D-2C)、
ルブロン(LDW-10)〔ダイキン工業(株)〕、テトラフ
ルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体
の懸濁液としては例えば商品名ネオフロン(ND-1、2 、
4 )〔ダイキン工業(株)〕、テトラフルオロエチレン
とパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体粉末
の懸濁液としては例えば商品名ネオフロン(AD-1、AD-
2)〔ダイキン工業(株)〕などがあげられるが、希釈
することからは、前記ND-1(FEP 水性懸濁液、平均粒子
径約300nm 、樹脂分50%、分解温度℃:開始430 ℃, ピ
ーク485 ℃, 終了590 ℃)あるいは前記LDW-10(TFE 水
性懸濁液、平均粒子径約300nm 樹脂分50%、分解温度
℃:開始500 ℃, ピーク560 ℃, 終了640 ℃)が例えば
水やメチルアルコールでの分散性が良好であって好まし
い。
Among them, the polytetrafluoroethylene powder is, for example, polyflon (M-12, 14, 1)
5), Lubron (L-2, 5) [Daikin Industries, Ltd.],
The copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene is, for example, trade name NEOFLON (ETFE) [Daikin Industry Co., Ltd.], and the suspension of polytetrafluoroethylene powder is, for example, trade name of Polyflon (D-1, D-2, D-2C),
Lubron (LDW-10) [Daikin Industries, Ltd.], a suspension of a copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene is, for example, trade name NEOFLON (ND-1, 2,
4) [Daikin Industry Co., Ltd.], as a suspension of a copolymer powder of tetrafluoroethylene and perfluoroalkyl vinyl ether, for example, trade name NEOFLON (AD-1, AD-
2) [Daikin Industry Co., Ltd.], etc., but from the point of dilution, the above ND-1 (FEP aqueous suspension, average particle size of about 300 nm, resin content 50%, decomposition temperature ℃: start 430 ℃ , Peak 485 ℃, end 590 ℃) or LDW-10 (TFE aqueous suspension, average particle size about 300 nm resin content 50%, decomposition temperature ℃: start 500 ℃, peak 560 ℃, end 640 ℃) is water And dispersibility in methyl alcohol are good, which is preferable.

【0027】また、フッ素樹脂粉末等の微粒子の平均粒
子径としては、約100 〜500nm 、好ましくは150 〜450n
m 程度、より好ましくは200 〜400nm 程度である。さら
に、固形分、例えばシリカに対するフッ素樹脂粒子の重
量比としては、0.1 未満であると目的とする膜表面表層
の多孔質形状が得られず、また2.0 を超えると膜強度が
充分でないうえ、被膜の透明度が損なわれるため、0.1
〜2.0 の範囲にすることが好ましい。
The average particle size of fine particles such as fluororesin powder is about 100 to 500 nm, preferably 150 to 450 n.
It is about m, more preferably about 200 to 400 nm. Furthermore, if the weight ratio of the solid content, for example, the fluororesin particles to silica, is less than 0.1, the intended porous shape of the surface layer of the membrane cannot be obtained, and if it exceeds 2.0, the film strength is not sufficient and the coating film Since the transparency of the
It is preferably in the range of to 2.0.

【0028】また、コーテイング液を調製する際に、ゾ
ル溶液、フッ素樹脂とともに混合する溶媒としては、メ
チルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアル
コール等の低級アルコールのほか、エチレングリコール
モノエチルエーテルといったセロソルブ類が採用できる
ものである。
When a coating solution is prepared, a lower alcohol such as methyl alcohol, ethyl alcohol or isopropyl alcohol, or a cellosolve such as ethylene glycol monoethyl ether is used as a solvent mixed with the sol solution and the fluororesin. It is possible.

【0029】さらに、前記金属アルコキシド系化合物を
加水分解ならびに脱水縮合させたゾル溶液を調製する工
程において、調製での順序はゾル溶液、アセチルアセト
ン、溶剤がよく、アセチルアセトンを添加して該調製を
行うことで、水に対するゾル溶液の安定化剤として働
き、その添加量としては好ましくは前記固形分、例えば
SiO21モルに対し約1.0 〜4.0 モル程度であって、1.0
モル未満であればその効果がなく、4.0 モルを超えると
酸性度が増大して溶液が不安定となる。
Further, in the step of preparing a sol solution in which the metal alkoxide compound is hydrolyzed and dehydrated and condensed, the order of preparation is preferably a sol solution, acetylacetone and a solvent, and acetylacetone is added to carry out the preparation. And, it acts as a stabilizer of the sol solution against water, and the addition amount thereof is preferably the solid content, for example,
It is about 1.0 to 4.0 mol per 1 mol of SiO 2 , and 1.0
If it is less than mol, the effect is not obtained, and if it exceeds 4.0 mol, acidity increases and the solution becomes unstable.

【0030】さらに、前記懸濁溶液を調製する工程にお
いて、水とアルコールを添加して少なくとも該調製を行
うに際しては、調製での順序は懸濁液、水、アルコール
がよく、懸濁液、例えばND-1を希釈するための溶媒であ
る水とアルコールの系では、水が多すぎると例えばシリ
カゾルとの混合後に溶液がゲル化等不安定であり、少な
すぎると例えばND-1の分散性が悪化し分相現象を発現す
る。またこの好ましい値は例えばSiO2分率やND-1添加量
によって変化するが、望ましい範囲としてはH2O :CH3O
H = 1:1 〜10程度である。この際、CH3OH が多いとき
(H2O が少ないとき)はND-1の希釈をH2O ですばやく行
い(攪拌を約3分間程度)、ディッピング液を調合しな
ければならないし、H2O は前記懸濁溶液に分散安定性を
増大する働きをする。さらにいしてH2O の添加量を求め
るとすれば、例えば添加するND-1に対し重量比で約1.0
〜2.0 程度である。
Further, in the step of preparing the suspension solution, when water and alcohol are added to carry out at least the preparation, the order of preparation is preferably suspension, water and alcohol. In the system of water and alcohol, which is a solvent for diluting ND-1, when the amount of water is too large, the solution is unstable such as gelation after mixing with silica sol, and when it is too small, for example, the dispersibility of ND-1 is It deteriorates and causes a phase separation phenomenon. Further, this preferable value varies depending on, for example, the SiO 2 fraction and the amount of ND-1 added, but a preferable range is H 2 O: CH 3 O
H = 1: 1 to 10 or so. At this time, when the amount of CH 3 OH is large (when the amount of H 2 O is small), ND-1 must be diluted with H 2 O quickly (stirring for about 3 minutes) to prepare the dipping solution. 2 O serves to increase the dispersion stability of the suspension solution. Furthermore, if the addition amount of H 2 O is to be calculated, for example, the weight ratio to the added ND-1 is about 1.0.
It is about 2.0.

【0031】さらにまた、前記した薄膜の多孔質形状薄
膜表層における単位面積当たりの孔数は、コーテイング
液中の微粒子、例えばフッ素樹脂粒子の濃度によって制
御でき、その濃度、すなわちND-1添加量としては例え
ば、固形分であるSiO2に対するND-1の重量比が0.1 〜2.
0 程度であり、2.0 程度より大となると、膜強度の低下
あるいはヘイズ値の増大等を招くこととなり、好ましく
は0.5 〜1.0 程度の値であって、単位面積当たりの孔数
としては約7〜30個/μm2 (但し、SiO2分率が約2.0w
t %、膜厚約50nmの際)程度である。また、その孔径に
ついては、微粒子、例えばフッ素樹脂粒子の平均粒子径
と膜厚によって制御ができる。
Furthermore, the number of pores per unit area in the surface layer of the porous thin film of the above-mentioned thin film can be controlled by the concentration of fine particles such as fluororesin particles in the coating liquid. For example, the weight ratio of ND-1 to SiO 2 which is the solid content is 0.1 to 2.
It is about 0, and when it is more than about 2.0, the film strength is lowered or the haze value is increased, and the value is preferably about 0.5 to 1.0, and the number of pores per unit area is about 7 to. 30 pieces / μm 2 (However, the SiO 2 fraction is about 2.0w
t% and film thickness of about 50 nm). Further, the pore size can be controlled by the average particle size and the film thickness of fine particles such as fluororesin particles.

【0032】なお、前記SiO2固形分率としては、0.5 〜
3.0 wt%程度であり、0.5 wt%未満ではコーテイング溶
液中のSiO2分が希釈しすぎて成膜不可であり、3.0wt %
を超えると膜厚が大きくなり過ぎ、フッ素微粒子が膜厚
方向に分布するので本焼成にフッ素樹脂の残燃物が残る
ことがあり、好ましくは0.5 〜2.0wt %である。
The SiO 2 solid content is 0.5 to
It is about 3.0 wt%, and if it is less than 0.5 wt%, the SiO 2 content in the coating solution is too diluted to form a film.
If it exceeds, the film thickness becomes too large, and the fine fluorine particles are distributed in the film thickness direction, so that the residual combustion products of the fluororesin may remain during the main firing, and the amount is preferably 0.5 to 2.0 wt%.

【0033】さらに、本発明における薄膜である酸化物
被膜の膜厚としては、微粒子、例えばフッ素樹脂粉末等
の微粒子の平均粒子径より小さい厚みであって、好まし
くは該平均粒子径の1/2以下1/6以上程度であり、
具体的には例えば10nm程度以下であれば目的とする膜表
面表層の多孔質形状が得られず、また150nm 程度を超え
ると膜の機械的強度が充分にうることができなくなりか
つ膜にクラックが生じ易いため、好ましくは20〜100nm
程度、例えば自動車用等においては50〜100nm程度とす
るとよいものである。
Further, the thickness of the oxide coating which is a thin film in the present invention is smaller than the average particle diameter of fine particles, for example, fine particles such as fluororesin powder, and preferably 1/2 of the average particle diameter. Below is about 1/6 or more,
Specifically, for example, if it is about 10 nm or less, the desired porous shape of the surface layer of the film cannot be obtained, and if it exceeds about 150 nm, the mechanical strength of the film cannot be sufficiently obtained and the film is cracked. Since it easily occurs, it is preferably 20 to 100 nm
For example, for automobiles, the thickness is preferably about 50 to 100 nm.

【0034】また、ガラス基板への膜付け法としては、
ディッピング法、スプレー法、フローコート法、スピン
コート法ならびに各種印刷法等、既知の塗布手段が適宜
採用し得るものである。
As a method for applying a film to a glass substrate,
Known coating means such as a dipping method, a spray method, a flow coating method, a spin coating method and various printing methods can be appropriately adopted.

【0035】さらにまた、塗布膜の加熱、焼結温度とし
ては、フッ素樹脂粒子等の微粒子の分解温度以下である
と、膜表面表層に出現する多孔質形状が充分に明確で深
みのあるものとならないため、コーテイング液中に混合
したフッ素時樹脂粒子等の微粒子の分解温度以上である
ことが好ましい。また、膜表面表層に形成される多孔質
形状は、膜強度を向上させるための焼成(例えば約600
℃程度以上)によっても多少の収縮があったとしても消
失することなく、膜強度が優れた多孔質金属酸化物被膜
が得られる。したがって例えば約450 ℃程度以上、好ま
しくは約500 ℃以上680 ℃以下程度、より好ましくは約
580 ℃以上680 ℃以下程度である。
Furthermore, when the heating and sintering temperatures of the coating film are below the decomposition temperature of fine particles such as fluororesin particles, the porous shape appearing on the surface layer of the film is sufficiently clear and deep. Therefore, it is preferable that the temperature is not lower than the decomposition temperature of the fine particles such as the resin particles when fluorine is mixed in the coating liquid. In addition, the porous shape formed on the surface layer of the film has a calcination (for example, about 600
A porous metal oxide film having excellent film strength can be obtained without disappearing even if some shrinkage occurs even when the temperature is higher than about ° C. Therefore, for example, about 450 ° C or higher, preferably about 500 ° C or higher and 680 ° C or lower, more preferably about 500 ° C or higher.
It is above 580 ℃ and below 680 ℃.

【0036】[0036]

【作用】前述したように、本発明によれば、ガラス基板
上に特異に調製したゾル溶液と特異に調製した懸濁溶液
を混合したコーテイング液を塗布し、含有する微粒子の
分解温度以上の温度で加熱焼結を行うことで、先ず塗膜
形成した直後における断面状態を単一微粒子については
図1の説明図に示すようになり、ガラス基板上の被覆膜
中から前記微粒子が膜面より少々突出し球面の一部が覗
いた状態となる。
As described above, according to the present invention, a coating solution prepared by mixing a sol solution prepared specifically and a suspension solution prepared specially is applied onto a glass substrate, and the temperature above the decomposition temperature of the contained fine particles is applied. By performing heat sintering with, the cross-sectional state immediately after the coating film formation is as shown in the explanatory view of FIG. 1 for a single fine particle, and the fine particle is separated from the film surface from the coating film on the glass substrate. It protrudes a little and a part of the spherical surface is seen.

【0037】次いで、図1の状態から塗膜を微粒子の分
解温度以上の温度で加熱焼成中においては図2に示すよ
うになり、前記微粒子が分解ガス化して塗膜から脱気
し、半球状または/およびクレーター状、もしくは半球
状または/およびクレーター状と皺状と言える微細な凹
凸(マイクロポア)を形成することとなる。
Then, the state shown in FIG. 1 is as shown in FIG. 2 during heating and firing of the coating film at a temperature higher than the decomposition temperature of the fine particles, and the fine particles are decomposed and gasified to degas from the coating film to form a hemispherical shape. Alternatively, and / or crater-like, or hemispherical or / and crater-like and wrinkle-like fine irregularities (micropores) are formed.

【0038】続いて、図2の状態から加熱焼結が完了し
た際においては図3に示すようにガラス基板上に特異な
半球状または/およびクレーター状で多孔質形状孔の一
つであるマイクロポアを完成することとなる。またさら
に、図4および図5に例示するように膜厚約150nm に対
し孔径が約300nm あるいは膜厚約50nmに対し孔径が約10
0nm である等、また例えば孔径(2r)と膜厚(d )との
関係は、(R-d)2+r2=R 2 (但し、R:微粒子径、単位は全
てnm)にある等種々のマイクロポアを得ることができ
る。
Then, the heating and sintering is completed from the state shown in FIG.
In this case, as shown in FIG.
One of hemispherical and / or crater-like porous pores
This will complete the two micropores. Again
In addition, as shown in FIGS.
The pore size is about 300 nm or the film thickness is about 50 nm, the pore size is about 10 nm.
0 nm, for example, the pore size (2r) and film thickness (d)
The relationship is (R-d)2+ r2= R 2(However, R: particle size, unit is total
To obtain various micropores such as
It

【0039】上述のように単一のマイクロポアでその形
成を示したことがガラス基板上の薄膜全体で多数発現
し、図6と7および図9と10に示すような特異な半球状
または/およびクレーター状、もしくは半球状または/
およびクレーター状と皺状と言える微細な凹凸でなる多
孔質形状(多数のマイクロポア状)を有する表面表層膜
を制御性よく制御し形成したものである。
As described above, the formation of a single micropore shows a large number in the whole thin film on the glass substrate, and the peculiar hemispherical or / and / or unique hemispheres as shown in FIGS. 6 and 7 and 9 and 10. And crater-like, or hemispherical or /
In addition, a surface layer film having a porous shape (a large number of micropores) formed of fine irregularities that can be referred to as craters and wrinkles is formed with good controllability.

【0040】しかもガラス基板に対して高密着性で耐久
性や耐摩耗性とを併せ持ち合わせることはもちろん、該
多孔質形状薄膜を被覆する上層膜に対してもこれらの特
性を維持しつつ格段の保持力、例えば被覆樹脂または細
粒状樹脂等を該マイクロポア内に抱き込む等を発揮しか
つ上層膜の機能をも抜群に発揮せしめる薄膜であり、単
体ではもちろん下地層膜等に有用な酸化物薄膜を、厄介
な工程がなく高安全で作業効率よく安価に提供するもの
である。
In addition to having high adhesion to a glass substrate and durability and abrasion resistance, the upper layer film covering the porous thin film has these properties while maintaining these properties. It is a thin film that exhibits coercive force, such as wrapping a coating resin or a fine granular resin in the micropores, and also exerts the function of the upper layer film outstandingly. The thin film is provided with high safety, high work efficiency and low cost without troublesome steps.

【0041】[0041]

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし本発明は係る実施例に限定されるものではな
い。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to the embodiment.

【0042】実施例1 大きさ約100mm ×100mm 、厚さ約2mmのクリア・フロー
トガラス基板を中性洗剤、水すすぎ、アルコールで順次
洗浄し、乾燥した後、アセトンで払拭し被膜用ガラス基
板とした。
Example 1 A clear float glass substrate having a size of about 100 mm × 100 mm and a thickness of about 2 mm was sequentially washed with a neutral detergent, water rinse, alcohol, dried and then wiped with acetone to form a glass substrate for coating. did.

【0043】先ず、第1液としてCSG-DI 0600 〔チッソ
社(株)〕を78.8g、アセチルアセトン(AcAc:2-4 ペ
ンタジオン)を15.8g、メチルアルコール(CH3OH )を
98.1gそれぞれ秤り取り、約25℃で約15〜60分間攪拌を
行い希釈調製することでシリカゾル溶液を得ておく。な
おアセチルアセトンが水に対するゾル溶液の安定化剤と
なって、例えば水溶性フッ素樹脂微粒子の懸濁液(第2
液)と混合後も5日以上不変であった。
First, as the first liquid, 78.8 g of CSG-DI 0600 [Chisso Corporation], 15.8 g of acetylacetone (AcAc: 2-4 pentadione), and methyl alcohol (CH 3 OH) were added.
98.1 g of each is weighed out, and stirred at about 25 ° C. for about 15 to 60 minutes to dilute and prepare a silica sol solution. Acetylacetone serves as a stabilizer for the sol solution against water, and is used as a suspension of, for example, water-soluble fluororesin fine particles (second
It remained unchanged for more than 5 days even after mixing with liquid).

【0044】第2液として液中のフッ素樹脂が、該シリ
カゾル溶液の固形分に対して約0.2重量比となるよう
に、シリカゾル溶液中にフッ素樹脂粒子の懸濁液である
ネオフロンND-1〔(ダイキン工業(株)〕を1.9 g、水
(H2O )を3.8 g、メチルアルコール(CH3OH )を38.0
gそれぞれ秤り取り、約25℃で約5〜10分間攪拌を行い
希釈調製することでフッ素樹脂微粒子の懸濁溶液を得て
おく。
As a second liquid, the fluororesin in the liquid is in a weight ratio of about 0.2 with respect to the solid content of the silica sol solution. (Daikin Industry Co., Ltd.) 1.9 g, water (H 2 O) 3.8 g, methyl alcohol (CH 3 OH) 38.0
g Each is weighed out and stirred at about 25 ° C. for about 5 to 10 minutes to prepare a suspension of fluororesin fine particles by diluting.

【0045】次いで、該第1液と該第2液とを添加混合
し約1時間攪拌しコーテイング液を調製する。なおコー
テイング液中の固形分(SiO2)率は約2.0 wt%であっ
た。次いで該コーテイング液中に片面をマスキングした
ガラス基板を浸漬し、引き上げ速度を約4mm /sec とし
てディッピング法によってガラス基板の片面上に塗布し
被膜を形成した後、先ず約280 〜380 ℃で約30分間程度
仮焼成し、次に約620 ℃で約10分間程度本焼成する加熱
処理を行い、膜厚約75nmのSiO2薄膜を成膜した。
Next, the first liquid and the second liquid are added and mixed and stirred for about 1 hour to prepare a coating liquid. The solid content (SiO 2 ) ratio in the coating liquid was about 2.0 wt%. Then, a glass substrate having one surface masked is dipped in the coating solution and coated on one surface of the glass substrate by a dipping method at a pulling rate of about 4 mm / sec to form a film, and then at about 280 to 380 ° C for about 30 minutes. Pre-baking was performed for about 10 minutes, and then heat treatment was performed for main baking at about 620 ° C. for about 10 minutes to form a SiO 2 thin film with a film thickness of about 75 nm.

【0046】得られた該薄膜を走査形電子顕微鏡により
約1.5 万倍の倍率で表面形状を観察したところ、図6に
示すように特異な半球状または/およびクレーター状の
マイクロポアを有する多孔質形状の表層となっており、
その孔径は平均で約150nm 程度であった。さらに単位面
積当たりの孔数は平均約5〜7個/μm2 程度であっ
た。また初期ヘイズとしては0.2 %程度で通常のクリア
ガラス基板と同様の透視性を有するものであった。さら
にまた各種膜評価でも密着性、耐摩耗性、耐久性等を充
分有し優れるものとなった。
The surface shape of the obtained thin film was observed with a scanning electron microscope at a magnification of about 15,000 times. As a result, as shown in FIG. 6, a porous material having peculiar hemispherical and / or crater-shaped micropores was obtained. It is the surface of the shape,
The average pore size was about 150 nm. Furthermore, the average number of pores per unit area was about 5 to 7 holes / μm 2 . The initial haze was about 0.2% and the transparency was the same as that of a normal clear glass substrate. Furthermore, in various film evaluations, it was excellent with sufficient adhesion, abrasion resistance, durability and the like.

【0047】実施例2 実施例1と同様のガラス基板を用い、第1液として前記
CSG-DI 0600 を78.8g、前記アセチルアセトンを15.8g
それぞれ秤り取り、実施例1と同様にしてシリカゾル溶
液を得た。
Example 2 The same glass substrate as in Example 1 was used, and the first liquid was used as the above.
78.8 g of CSG-DI 0600 and 15.8 g of the above acetylacetone
Each was weighed out and a silica sol solution was obtained in the same manner as in Example 1.

【0048】次いで、第2液として液中のフッ素樹脂
が、該シリカゾル溶液の固形分に対して約1.0 重量比と
なるように、シリカゾル溶液中にフッ素樹脂粒子の懸濁
液である前記ネオフロンND-1を9.5 g、水を19.0g、メ
チルアルコールを113.3 gそれぞれ秤り取り、コーテイ
ング液中の固形分(SiO2)率は約2.0 wt%となるように
希釈し得た。浸漬後の引き上げ速度を約6mm /sec とし
たその他は実施例1と同様にして塗膜、加熱処理をし、
膜厚約100nm のSiO2薄膜を成膜した。
Next, as the second liquid, the neoflon ND, which is a suspension of fluororesin particles in the silica sol solution, is prepared so that the fluororesin in the liquid has a ratio of about 1.0 with respect to the solid content of the silica sol solution. −1, 9.5 g of water, 19.0 g of water, and 113.3 g of methyl alcohol were weighed and diluted so that the solid content (SiO 2 ) ratio in the coating solution was about 2.0 wt%. A coating film and a heat treatment were carried out in the same manner as in Example 1 except that the pulling rate after immersion was set to about 6 mm / sec.
A SiO 2 thin film with a thickness of about 100 nm was formed.

【0049】得られたSiO2薄膜の表面形状を実施例1と
同様に観察したところ、実施例1と同様なマイクロポア
状を有する多孔質形状の表層となっており、その孔径は
平均で約200nm 程度であった。さらに単位面積当たりの
孔数は平均約25〜30個/μm 2 程度であった。また初期
ヘイズ、ならびに各種膜評価でも密着性、耐摩耗性、耐
久性等をも実施例1と同様であり、充分優れるものとな
った。
Obtained SiO2The surface shape of the thin film is as in Example 1.
When observed in the same manner, the same micropores as in Example 1 were obtained.
It is a porous surface layer that has a shape of
It was about 200 nm on average. Furthermore, per unit area
The average number of holes is about 25-30 / μm 2It was about. Early again
Adhesion, wear resistance, and resistance to haze and various film evaluations
The durability and the like are the same as those in Example 1, and are not sufficiently excellent.
It was.

【0050】実施例3 実施例1と同様のガラス基板を用い、第1液として前記
CSG-DI 0600 を26.3g、前記アセチルアセトンを5.9
g、メチルアルコールを255.4 gそれぞれ秤り取り、実
施例1と同様にしてシリカゾル溶液を得た。
Example 3 The same glass substrate as in Example 1 was used, and the first liquid was used as the above.
26.3 g of CSG-DI 0600 and 5.9 of the above acetylacetone
255.4 g of methyl alcohol and 255.4 g of methyl alcohol were weighed out and a silica sol solution was obtained in the same manner as in Example 1.

【0051】次いで、第2液として液中のフッ素樹脂
が、該シリカゾル溶液の固形分に対して約0.5 重量比と
なるように、シリカゾル溶液中にフッ素樹脂粒子の懸濁
液である前記ネオフロンND-1を1.6 g、水を2.4 g、メ
チルアルコールを24.0gそれぞれ秤り取り、コーテイン
グ液中の固形分(SiO2)率は約0.5 wt%となるように希
釈し得た。その他は実施例1と同様にして塗膜、加熱処
理をし、膜厚約30nmのSiO2薄膜を成膜した。
Then, as the second liquid, the neoflon ND, which is a suspension of fluororesin particles in the silica sol solution, is prepared so that the fluororesin in the liquid has a ratio of about 0.5 to the solid content of the silica sol solution. -1 (1.6 g), water (2.4 g) and methyl alcohol (24.0 g) were weighed and diluted so that the solid content (SiO 2 ) ratio in the coating liquid was about 0.5 wt%. Otherwise, the coating film and the heat treatment were performed in the same manner as in Example 1 to form a SiO 2 thin film having a film thickness of about 30 nm.

【0052】得られたSiO2薄膜の表面形状を実施例1と
同様に観察したところ、図7に示すように、実施例1と
同様なマイクロポア状を有する多孔質形状の表層となっ
ており、その孔径は平均で約100nm 程度であった。さら
に単位面積当たりの孔数は平均約10〜12個/μm2 程度
であった。また初期ヘイズ、ならびに各種膜評価でも密
着性、耐摩耗性、耐久性等をも実施例1と同様であり、
充分優れるものとなった。
The surface shape of the obtained SiO 2 thin film was observed in the same manner as in Example 1. As a result, as shown in FIG. 7, a porous surface layer having a micropore shape similar to that in Example 1 was obtained. The average pore size was about 100 nm. Further, the average number of holes per unit area was about 10 to 12 holes / μm 2 . Further, the initial haze and the adhesion, abrasion resistance, durability, etc. in the evaluation of various films are the same as in Example 1,
It was excellent enough.

【0053】比較例1 実施例1と同様のガラス基板に、第1液として前記CSG-
DI 0600 を50g、メチルアルコール(CH3OH )を 100g
それぞれ秤り取り、実施例1と同様にしてシリカゾル溶
液を得た。なおSiO2しての固形分率が約2.0wt %であっ
た。
Comparative Example 1 A glass substrate similar to that of Example 1 was coated with CSG- as the first liquid.
50 g of DI 0600 and 100 g of methyl alcohol (CH 3 OH)
Each was weighed out and a silica sol solution was obtained in the same manner as in Example 1. The solid content of SiO 2 was about 2.0 wt%.

【0054】該ゾル溶液のみをコーテイング液とし、実
施例1と同様に塗布後、実施例1と同様の加熱処理を行
った。得られたSiO2薄膜の表面形状を実施例1と同様に
観察したところ、図8に示すように、平坦な表面であ
り、めざす所期の多孔質形状と言えるものでは到底なか
った。
Using only the sol solution as a coating solution, coating was performed in the same manner as in Example 1, and then the same heat treatment as in Example 1 was performed. When the surface shape of the obtained SiO 2 thin film was observed in the same manner as in Example 1, it was a flat surface as shown in FIG. 8 and could not be said to be the desired porous shape.

【0055】比較例2 実施例1と同様のガラス基板を用い、第1液として前記
CSG-DI 0600 を157.5g、前記アセチルアセトンを33.5
gそれぞれ秤り取り、実施例1と同様にしてシリカゾル
溶液を得た。
Comparative Example 2 The same glass substrate as in Example 1 was used, and the first liquid was used as the above.
157.5 g of CSG-DI 0600 and 33.5 g of the above acetylacetone
g was weighed out, and a silica sol solution was obtained in the same manner as in Example 1.

【0056】次いで、第2液として液中のフッ素樹脂
が、該シリカゾル溶液の固形分に対して約2.0 重量比と
なるように、シリカゾル溶液中にフッ素樹脂粒子の懸濁
液である前記ネオフロンND-1を40.0g、水を10.0g、メ
チルアルコールを72.5gそれぞれ秤り取り、コーテイン
グ液中の固形分(SiO2)率は約3.0 wt%となるように希
釈し得た。その他は実施例1と同様にして塗膜、加熱処
理をし、膜厚約200nm のSiO2薄膜を成膜した。
Then, as the second liquid, the above-mentioned NEOFLON ND, which is a suspension of fluororesin particles in the silica sol solution, is prepared so that the fluororesin in the liquid has a ratio of about 2.0 with respect to the solid content of the silica sol solution. -1 of 40.0 g, water of 10.0 g, and methyl alcohol of 72.5 g were weighed and diluted so that the solid content (SiO 2 ) ratio in the coating liquid was about 3.0 wt%. Otherwise, the coating film and the heat treatment were carried out in the same manner as in Example 1 to form a SiO 2 thin film having a thickness of about 200 nm.

【0057】得られたSiO2薄膜の表面形状を実施例1と
同様に観察したところ、その孔径は約100nm 程度であっ
たが、成膜後ウロコ状の斑点に見え、さらに焼結後走査
型電子顕微鏡の観察では残燃物が認められ、成膜不良と
言えるものであり、めざす所期の多孔質形状と言えるも
のでは到底なかった。
The surface shape of the obtained SiO 2 thin film was observed in the same manner as in Example 1. As a result, the pore diameter was about 100 nm, but it looked like scale-like spots after the film formation, and the scanning type after sintering. Observation with an electron microscope showed residual combustion products, and it can be said that the film formation was defective, and it could not be said that it was the desired porous shape.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上前述したように、本発明によれば、
手軽に容易な形成手段でもって薄膜を安価に効率よく得
られ、該薄膜において特異な形状を有する強固な多孔質
状表層が得られ、しかもその孔径等を制御することがで
きるようになり、単層膜としてはもちろん、ことに多層
膜の下層膜等において格段にその性能を発揮して、光学
特性を損なうことなく、密着性、耐久性等に優れるもの
となり、抜群の保持力を発揮して上層膜の機能をも整合
しその性能をさらに充分に長期的に発揮するものとなる
等、建築用もしくは自動車用窓材をはじめ、各種ガラス
物品等、種々の被覆膜に広く採用できる利用価値の高
い、有用な多孔質形状表面表層を有するゾルゲル膜、な
らびにその形成法を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
A thin film can be easily and inexpensively and efficiently obtained by a simple and easy forming means, a strong porous surface layer having a unique shape can be obtained in the thin film, and the pore diameter and the like can be controlled. Not only as a layer film, but especially in a lower layer film of a multi-layer film, its performance is remarkably exhibited, and it is excellent in adhesion, durability, etc. without impairing optical characteristics, and exhibits outstanding holding power. A utility value that can be widely adopted for various coating films such as window materials for construction or automobiles, various glass articles, etc. such that the function of the upper layer film is also matched and its performance is exhibited more sufficiently in the long term. It is possible to provide a highly useful sol-gel film having a porous surface layer and a method for forming the sol-gel film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のゾルゲル膜を形成する際、塗膜形成し
た直後における断面状態を単一微粒子について簡略に示
す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view briefly showing a cross-sectional state of a single fine particle immediately after forming a coating film when forming a sol-gel film of the present invention.

【図2】図1に示した塗膜を加熱焼結中において、前記
微粒子が分解ガス化して塗膜から脱気し、半球状または
/およびクレーター状を完成する前の断面状態を簡略に
示す説明図である。
FIG. 2 schematically shows a cross-sectional state before the fine particles are decomposed and gasified and degassed from the coating film during heating and sintering of the coating film shown in FIG. 1 to complete a hemispherical shape and / or a crater shape. FIG.

【図3】図2に示した塗膜状態から加熱焼結を完了した
際の半球状あるいはクレーター状の断面状態である多孔
質形状孔の一つを簡略に示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory view briefly showing one of the porous holes having a hemispherical or crater-shaped cross-sectional state when heating and sintering is completed from the state of the coating film shown in FIG.

【図4】本発明のゾルゲル膜の他の実施例であって、該
膜の厚みと半球状あるいはクレーター状の孔の半径とが
ほぼ等しくなるようにした際においる、半球状あるいは
クレーター状の断面状態を多孔質形状の孔の一つについ
て簡略に示す説明図である。
FIG. 4 is another embodiment of the sol-gel film of the present invention, in which the thickness of the film and the radius of hemispherical or crater-shaped holes are substantially equal to each other. FIG. 3 is an explanatory view showing the cross-sectional state of FIG. 3 for one of the porous holes.

【図5】本発明のゾルゲル膜の他の実施例であって、膜
厚の厚みより半球状あるいはクレーター状の孔の半径が
大きい際においる、半球状あるいはクレーター状の孔の
断面状態を多孔質形状の孔の一つについて簡略に示す説
明図である。
FIG. 5 is another embodiment of the sol-gel film of the present invention, showing a cross-sectional state of hemispherical or crater-like holes when the radius of the hemispherical or crater-like holes is larger than the thickness of the film. It is explanatory drawing which shows simply about one of the pores of a porous shape.

【図6】実施例1における、本発明の多孔質形状表面表
層を有するゾルゲル膜の表層面状態を、走査型電子顕微
鏡により約1.5 万倍の倍率で観察した写真で示す説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory view showing a surface state of a sol-gel film having a porous surface layer of the present invention in Example 1, observed by a scanning electron microscope at a magnification of about 15,000 times.

【図7】実施例3における、本発明の多孔質形状表面表
層を有するゾルゲル膜の表層面状態を、走査型電子顕微
鏡により約1.5 万倍の倍率で観察した写真で示す説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory view showing a surface state of a sol-gel film having a porous surface layer of the present invention in Example 3, observed by a scanning electron microscope at a magnification of about 15,000 times.

【図8】比較例1における、平坦な表面を有するゾルゲ
ル膜の表面状態を、走査型電子顕微鏡により約1.5 万倍
の倍率で観察した写真で示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view showing a surface state of a sol-gel film having a flat surface in Comparative Example 1 as a photograph observed with a scanning electron microscope at a magnification of about 15,000 times.

【図9】本発明の多孔質形状表面表層を有するゾルゲル
膜の表層面状態を、原子間力顕微鏡により表面構造を観
察した写真で示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a surface state of a sol-gel film having a porous surface layer according to the present invention as a photograph of a surface structure observed by an atomic force microscope.

【図10】本発明の多孔質形状表面表層を有するゾルゲル
膜の表層断面状態を、図9の原子間力顕微鏡による表面
構造観察図の左右中央部をスキャニングした断面の凹凸
状態を示す説明図である。
10 is an explanatory view showing a surface layer cross-sectional state of a sol-gel film having a porous surface layer of the present invention, showing a concavo-convex state of a cross section obtained by scanning the left and right central portions of the surface structure observation diagram by the atomic force microscope of FIG. 9. is there.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C03C 17/02 C04B 38/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C03C 17/02 C04B 38/06

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ガラス基板の表面上に、金属アルコキシド
系化合物を加水分解及び脱水縮合させたゾル溶液と、該
ゾル溶液中の固形分より低い分解温度を有する微粒子又
は微粒子の懸濁液を溶媒とともに混合した溶液をコーテ
イング液とし、該コーテイング液を塗布し、前記微粒子
の分解温度以上の加熱温度で焼結してなる薄膜表層が、
前記微粒子が分解ガス化して塗膜から脱気して形成され
た孔を有する微細な多孔質形状で成り、薄膜の膜厚が、
前記微粒子の平均粒子径より小さい厚みであることを特
徴とするゾルゲル膜。
1. A sol solution in which a metal alkoxide compound is hydrolyzed and dehydrated and condensed on the surface of a glass substrate, and fine particles or a suspension of fine particles having a decomposition temperature lower than the solid content in the sol solution are used as a solvent. A solution mixed with is used as a coating liquid, the coating liquid is applied, and a thin film surface layer formed by sintering at a heating temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the fine particles,
The fine particles are formed by decomposing gasification and degassing from the coating film.
It has a fine porous shape with open pores, and the thickness of the thin film is
A sol-gel film having a thickness smaller than the average particle diameter of the fine particles .
【請求項2】前記孔の単位面積当たりの孔数が7〜30
個/μm 2 であることを特徴とする請求項1記載のゾル
ゲル膜。
2. The number of holes per unit area of the holes is 7 to 30.
The number of particles / μm 2 is the sol-gel film according to claim 1.
【請求項3】前記コーテイング液において、前記微粒子
がフッ素樹脂微粒子であり、ゾル溶液の固形分に対して
フッ素樹脂微粒子が重量比で0.1〜2.0であること
を特徴とする請求項1又は2に記載のゾルゲル膜。
3. The fine particles in the coating liquid
Is a fluororesin fine particle, and the weight ratio of the fluororesin fine particle to the solid content of the sol solution is 0.1 to 2.0. 3. The sol-gel film according to claim 1 or 2, wherein
【請求項4】金属アルコキシド系化合物を加水分解及び
脱水縮合させたゾル溶液を調製する工程と、微粒子また
は微粒子の懸濁液を溶剤と混合した懸濁溶液を調製する
工程と、該ゾル溶液と懸濁溶液とを混合してコーテイン
グ液とする工程と、該コーテイング液をガラス基板の表
面上に塗布し、前記微粒子の分解温度以上の加熱温度で
焼結してなる薄膜表層を形成する工程からなり、前記金
属アルコキシド系化合物を加水分解及び脱水縮合させた
ゾル溶液を調製する工程において、溶剤とともに、水に
対するゾル溶液の安定化剤として少なくともアセチルア
セトンを添加して該調製を行うことを特徴とするゾルゲ
ル膜の形成法。
4. A step of preparing a sol solution in which a metal alkoxide compound is hydrolyzed and dehydrated and condensed, a step of preparing a suspension solution in which fine particles or a suspension of fine particles is mixed with a solvent, and the sol solution. From a step of mixing with a suspension solution to form a coating solution, and a step of applying the coating solution on the surface of a glass substrate and forming a thin film surface layer by sintering at a heating temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the fine particles. Become the said gold
Hydrolyzed and dehydrated condensed genus alkoxide compounds
In the process of preparing the sol solution, in the water together with the solvent
As a stabilizer for the sol solution,
A method for forming a sol-gel film, characterized in that the preparation is performed by adding seton .
【請求項5】前記微粒子の平均粒子径が、100〜50
0nmのフッ素樹脂粒子であることを特徴とする請求項
4に記載のゾルゲル膜の形成法。
5. The average particle diameter of the fine particles is 100 to 50.
The method for forming a sol-gel film according to claim 4, wherein the fluororesin particles are 0 nm.
【請求項6】前記コーテイング液において該コーテイン
グ液中の固形分のうち、ゾル溶液の固形分に対してフッ
素樹脂微粒子が重量比で0.1〜2.0であることを特
徴とする請求項4又は5に記載のゾルゲル膜の形成法。
6. The coating solution, wherein the weight ratio of the fluororesin fine particles to the solid content of the sol solution in the solid content of the coating solution is 0.1 to 2.0. 4. The method for forming a sol-gel film according to 4 or 5.
【請求項7】前記薄膜表層を形成する工程における膜厚
が、前記微粒子の平均粒子径より小さい厚みであるよう
に形成することを特徴とする請求項4乃至6のいずれか
に記載のゾルゲル膜の形成法。
7. The sol-gel film according to claim 4, wherein the film thickness in the step of forming the thin film surface layer is smaller than the average particle diameter of the fine particles. Formation method.
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